(57)【要約】【課題】超音波トランスデューサにおける圧電素子の数が増加しても超音波診断装置本体との接続が困難となる事態を回避するとともに、超音波トランスデューサの超音波の送受信を確実に行うことが可能な超音波トランスデューサを提供する。【解決手段】超音波振動子の前面に配置される前面側基板は、複数の超音波振動子のうちの一部である第１振動子群の前面電極それぞれを共通に接続するとともに、第１振動子群の他の第２振動子群の前面電極それぞれに対応する位置に個別に電極パッドが形成され、かつ超音波振動子の背面側に配置される背面側基板は、第２振動子群の背面電極それぞれを共通に接続するとともに、第１振動子群の背面電極それぞれに対応する位置に個別に電極パッドが形成されている。【選択図】図３
2010219774.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波の放射方向側の前面および該前面の反対側の面である背面において、それぞれ前面電極および背面電極が設けられ、圧電性を有する複数の超音波振動子と、
前記複数の超音波振動子の前記前面側に配置され、かつ該複数の超音波振動子のうちの一部である第１振動子群の前記前面電極それぞれを共通に接続する信号引出し線を有するとともに、該第１振動子群の他の第２振動子群の前記前面電極それぞれに対応する位置に個別に電極パッドが形成された前面側基板と、
前記複数の超音波振動子の前記背面側に配置され、かつ前記第２振動子群の前記背面電極それぞれを共通に接続する信号引出し線を有するとともに、前記第１振動子群の前記背面電極それぞれに対応する位置に個別に電極パッドが形成された背面側基板と、を備えたこと、
を特徴とする超音波トランスデューサ。
【請求項２】
前記前面側基板および前記背面側基板における前記信号引出し線は、前記超音波振動子の前記前面電極または前記背面電極からそれぞれ独立に引き出される独立配線パターンと、該前面電極または前記背面電極を共通に接続する共通配線パターンとがあり、
前記第１振動子群の前記前面電極は、前記前面側基板の前記共通配線パターンによって共通に接続され、
前記第２振動子群の前記背面電極は、前記背面側基板の前記共通配線パターンによって共通に接続され、
前記第１振動子群の前記前面電極に接続された前記共通配線パターンと、前記第２振動子群の前記背面電極に接続された前記共通配線パターンとは、前記超音波振動子の配列における縁部のさらに外側において導通されていること、
を特徴とする請求項１に記載の超音波トランスデューサ。
【請求項３】
前記前面側基板および前記背面側基板には、それぞれの前記超音波振動子側の面に共通配線パターンが形成されるとともに、反対側の面にそれぞれ前記独立配線パターンが形成されており、かつ該独立配線パターンと、前記超音波振動子の前記前面電極または前記背面電極とを接続する導電孔が設けられており、
前記前面側基板における前記超音波振動子側の面の前記共通配線パターンには、前記第１振動子群の電極のみが接続されており、さらに前記反対側の面の独立配線パターンには、前記第２振動子群の電極のみが、前記導電孔を介して接続されており、
前記背面側基板における前記超音波振動子側の面の前記共通配線パターンには、前記第２振動子群の電極のみが接続されており、さらに前記反対側の面の独立配線パターンには、前記第１振動子群の電極のみが、前記導電孔を介して接続されていること、
を特徴とする請求項２に記載の超音波トランスデューサ。
【請求項４】
前記前面側基板および前記背面側基板には、それぞれの前記超音波振動子側の面に共通配線パターンが形成されるとともに、反対側の面にそれぞれ前記独立配線パターンが形成されており、かつ該独立配線パターンと、前記超音波振動子の前記前面電極または前記背面電極とを接続する導電孔が設けられており、
前記前面側基板における前記超音波振動子側の面の前記共通配線パターンには、前記第２振動子群の電極のみが接続されており、さらに前記反対側の面の独立配線パターンには、前記第１振動子群の電極のみが、前記導電孔を介して接続されており、
前記背面側基板における前記超音波振動子側の面の前記共通配線パターンには、前記第１振動子群の電極のみが接続されており、さらに前記反対側の面の独立配線パターンには、前記第２振動子群の電極のみが、前記導電孔を介して接続されていること、
を特徴とする請求項２に記載の超音波トランスデューサ。
【請求項５】
前記独立配線パターンはそれぞれ、前記前面側基板および前記背面側基板における前記反対側の面における前記導電孔の端部の間のスペースおよび、前記共通配線パターンが形成された領域の反対側のスペースを通されていること、
を特徴とする請求項３または４に記載の超音波トランスデューサ。
【請求項６】
前記超音波振動子は、略矩形状かつ２次元的に配列されており、
前記独立配線パターンおよび前記共通配線パターンは、一方が前記超音波振動子の配列の周縁の一辺の少なくとも外側まで引き出されるとともに、他方が該一辺に対する対辺の少なくとも外側まで引き出されており、
前記前面側基板の前記反対側の面において、２次元配列された前記超音波振動子のうち、前記第２振動子群かつ前記周縁側に配置された該超音波振動子の前記前面電極と接続された前記独立配線パターンは、前記導電孔の端部の間のスペースを通され、前記第２振動子群かつ前記２次元配列の中央側に配置された該超音波振動子の前記前面電極と接続された前記独立配線パターンは、前記共通配線パターンの反対側のスペースを通されており、
前記背面側基板の前記反対側の面において、２次元配列された前記超音波振動子のうち、前記第２振動子群かつ前記周縁側に配置された該超音波振動子の前記背面電極と接続された前記独立配線パターンは、前記導電孔の端部の間のスペースを通され、前記第１振動子群かつ前記２次元配列の中央側に配置された該超音波振動子の前記前面電極と接続された前記独立配線パターンは、前記共通配線パターンの反対側のスペースを通されていること、
を特徴とする請求項３に記載の超音波トランスデューサ。
【請求項７】
前記前面側基板および前記背面側基板は、可撓性を有する樹脂フィルムによって構成されていること、
を特徴とする請求項２に記載の超音波トランスデューサ。
【請求項８】
前記第１振動子群における前記超音波振動子それぞれの分極方向と、前記第２振動子群における前記超音波振動子それぞれの分極方向とが逆であること、
を特徴とする請求項３または４に記載の超音波トランスデューサ。
【請求項９】
前記第１振動子群の前記超音波振動子と、前記第２振動子群の前記超音波振動子とは、それぞれ逆位相の電気信号により駆動されること、
を特徴とする請求項８に記載の超音波トランスデューサ。
【請求項１０】
前記超音波振動子は、略矩形状かつ２次元的に配列されており、
前記前面側基板および前記背面側基板における前記独立配線パターンおよび前記共通配線パターンは、前記複数の超音波振動子の配列の周縁部に向かって四方へ引き出されること、
を特徴とする請求項２に記載の超音波トランスデューサ。
【請求項１１】
前記２次元配列された超音波振動子には、駆動されない無効振動子と駆動される有効振動子があり、該有効振動子の配列がなす形状の輪郭は、略楕円形、円形または八角形であること、
を特徴とする請求項１０に記載の超音波トランスデューサ。
【請求項１２】
超音波の放射方向側の前面および該前面の反対側の面である背面において、それぞれ前面電極および背面電極が設けられた複数の超音波振動子を有する超音波トランスデューサが内部に設けられた超音波プローブであって、
前記複数の超音波振動子の前記前面側に配置され、かつ該複数の超音波振動子のうちの一部である第１振動子群の前記前面電極それぞれを共通に接続する信号引出し線を有するとともに、該第１振動子群の他の第２振動子群の前記前面電極それぞれに対応する位置に個別に電極パッドが形成された前面側基板と、
前記複数の超音波振動子の前記背面側に配置され、かつ前記第２振動子群の前記背面電極それぞれを共通に接続する信号引出し線を有するとともに、前記第１振動子群の前記背面電極それぞれに対応する位置に個別に電極パッドが形成された背面側基板と、を有する超音波トランスデューサを備えたこと、
を特徴とする超音波プローブ。
【請求項１３】
前記超音波トランスデューサにおける前記第１振動子群における前記超音波振動子それぞれの分極方向と、前記第２振動子群における前記振動子それぞれの分極方向とが逆であり、
前記第１振動子群との間で送受信する電気信号と、前記第２振動子群との間で送受信する電気信号とが、逆位相となるような送受信回路をさらに備えたこと、
を特徴とする請求項１２に記載の超音波プローブ。
【請求項１４】
超音波の放射方向側の前面および該前面の反対側の面である背面において、それぞれ前面電極および背面電極が設けられた複数の超音波振動子を有する超音波トランスデューサと、該超音波トランスデューサが内部に設けられた超音波プローブと、該超音波プローブとの間で電気信号の送受信を行う本体部と、を有する超音波診断装置であって、
前記超音波トランスデューサが、
前記複数の超音波振動子の前記前面側に配置され、かつ該複数の超音波振動子のうちの一部である第１振動子群の前記前面電極それぞれを共通に接続する信号引出し線を有するとともに、該第１振動子群の他の第２振動子群の前記前面電極それぞれに対応する位置に個別に電極パッドが形成された前面側基板と、
前記複数の超音波振動子の前記背面側に配置され、かつ前記第２振動子群の前記背面電極それぞれを共通に接続する信号引出し線を有するとともに、前記第１振動子群の前記背面電極それぞれに対応する位置に個別に電極パッドが形成された背面側基板と、を備え、
さらに前記本体部が、前記超音波プローブの前記超音波トランスデューサにおける、前記配線パターン、前記前面電極および前記背面電極を介し、前記第１振動子群の前記超音波振動子と前記第２振動子群の前記超音波振動子との間で、逆位相の電気信号を送信し、かつ該第１振動子群の前記超音波振動子または該第２振動子群の前記超音波振動子から受信した電気信号の位相を反転する送受信回路を備えたこと、
を特徴とする超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は超音波診断装置に用いられる超音波プローブに関し、特に当該超音波プローブに設けられる超音波トランスデューサの技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置は、超音波プローブにより被検体の所望の診断部位の情報を取得するため、その部位に超音波を送波（送信）し、音響インピーダンスの異なる被検体内の組織境界から反射波を受信する。このようにして、超音波プローブにより超音波を走査して、被検体の体内組織の情報を得て画像化することにより診断を行うものである。この超音波プローブは、被検体等に超音波を送波し、反射波を受波するための、超音波トランスデューサを有している。
【０００３】
近年においては、超音波プローブにおける１次元アレイの超音波トランスデューサを回転、揺動して用いる方法、または超音波振動子をマトリックス状に配列した２次元アレイの超音波トランスデューサを用いた電子走査式の超音波プローブによって、３次元で超音波画像収集、表示を行うシステムの検討が進んできている。３次元の超音波画像は、２次元画像において見逃されやすい部位の診断に有用であり、また、診断や計測に適した断層像を得ることができ、診断精度の向上が期待できる。
【０００４】
このような超音波プローブの一例として、その把持部の内部において電気信号の送受信を行う電子回路が内蔵されているものがある。この超音波プローブ内に配置された電子回路は、超音波トランスデューサにおける超音波振動子それぞれに接続されており、超音波診断装置本体からの制御信号に基づき、送信パルスを発生させて超音波振動子それぞれに送信する。また当該電子回路では、超音波トランスデューサが変換した電気信号に束ね処理等を施した後、超音波診断装置本体に送信する。超音波プローブの他の例としては、接続パターン可変な構成のスイッチを介して、複数の超音波振動子を一群として共通接続することにより、当該複数の超音波振動子が一括で超音波診断装置本体の送受信回路に接続される。
【０００５】
ここで、上述した従来の超音波プローブおよび超音波プローブに設けられた超音波トランスデューサの一例を図９〜図１４を用いて説明する。図９〜図１４は、超音波プローブに設けられた従来の超音波トランスデューサ、電子回路およびこれらを接続する配線基板を示す概略図である。
【０００６】
図９に示すように超音波トランスデューサ３００は、超音波振動子３１４が２次元状に配列されている。また当該超音波振動子３１４それぞれに対応して、第１音響整合層３１０がそれぞれ隣接して配置される。さらに第１音響整合層３１０における超音波振動子３１４側の面と反対側に第２音響整合層３１１が配置される。つまり、超音波トランスデューサ３００では図９に示すように超音波振動子３１４、第１音響整合層３１０および第２音響整合層３１１が順に積層されるように配置される。また図９に示すように、２次元配列された超音波振動子３１４における第１音響整合層３１０側と反対側の面（以下、「背面」という）には、複数の超音波振動子３１４全体に対し、吸音性を有する１のバッキング材３１８が設けられている。このように超音波トランスデューサ３００は、バッキング材３１８、超音波振動子３１４、第１音響整合層３１０、第２音響整合層３１１の順に積層され、当該積層方向に超音波が放射される。
【０００７】
また、図９に示すように超音波トランスデューサ３００おける、超音波振動子３１４と第１音響整合層３１０と境界面（以下、「前面」という）には、グランド電極３１２が形成される。また、超音波振動子３１４とバッキング材３１８との境界面（背面）に信号電極３１６が設けられる。このグランド電極３１２と信号電極３１６とを異極の電極とすることにより、１つの超音波振動子３１４が異極の電極に挟まれることになり、電子回路からの電気信号により当該超音波振動子の駆動が可能となる。
【０００８】
このような従来の超音波トランスデューサ３００においては、グランド電極３１２と送受信回路との接続を、図１０に示すようにフレキシブル配線板（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ／ＦＰＣ）３２２に形成された配線パターン（不図示）によって行う。すなわち、超音波振動子３１４のグランド電極３１２に隣接した第１音響整合層３１０、第２音響整合層３１１は、導電性を有している。これらを介して当該グランド電極３１２とフレキシブル配線板３２２の配線パターンとが接続され、かつこれらの配線パターンは共通接続されて電子回路に導かれる。
【０００９】
他方、当該超音波トランスデューサ３００における信号電極３１６と送受信回路とは、図１１に示すようにフレキシブル配線板３２０に形成された配線パターン３２１によって接続される。しかしながら、２次元アレイの超音波トランスデューサでは、超音波振動子が２次元的に配列されることにより、１次元アレイの超音波トランスデューサと比較して超音波振動子の素子数の増大（例えば、１０倍〜１００倍）をともなってしまう。この超音波振動子数の増大によって、配線パターンの数も大幅に増加している。
【００１０】
例えば図１１に示すように、超音波トランスデューサ３００においては、超音波振動子３１４の信号電極３１６それぞれと、配線パターン３２１とを接続するために、フレキシブル配線板３２０に接続パッド３２１ａを形成する。したがって、フレキシブル配線板３２０における各超音波振動子３１４との接続面では、２次元配列された多数の超音波振動子３１４の数分、接続パッド３２１ａが形成される。しかし、多数の接続パッド３２１ａの間において、さらに超音波振動子３１４の数分、配線パターン３２１を形成しなければならない（図１１参照）。このような構成では、配線パターン３２１および接続パッド３２１ａのピッチが非常に密となり、実現が非常に困難である。このような従来の超音波トランスデューサの例としては、特許文献１がある。
【００１１】
そこで、図９〜図１１に示すような従来の超音波トランスデューサ３００では、バッキング材３１８と超音波振動子３１４との間にフレキシブル配線板３２０を配置して、その配線パターン３２１により後段の送受信回路まで接続する構成を実現するために、超音波振動子３１４の２次元アレイ全体を複数のモジュール（超音波振動子群）に分割し、モジュールごとにフレキシブル配線板３２０、３２２を設けている。
【００１２】
すなわち、図１２に示すように所定数単位の超音波振動子３１４を一纏めのモジュールとし、そのモジュールを２次元状に配列して超音波トランスデューサ３００を形成する。この図１２に示すように超音波振動子３１４群からなる１モジュール毎にフレキシブル配線板３２０を割り当てることにより、１モジュールに割り当てられる配線パターン３２１の数を、減らしている。このように構成することにより、モジュールそれぞれに応じて配置された中継基板３３０上の送受信回路３３２、３３４と、超音波振動子３１４の信号電極３１６との接続が可能となる。
【００１３】
この図１２に示すような超音波トランスデューサ３００においては、各モジュール間においてそれぞれのフレキシブル配線板３２０、３２２が介在する。例えば図１２に示す超音波振動子３１４モジュール間には、相互のフレキシブル配線板３２０、３２２が合わせて４枚介在している。したがってモジュール内の各超音波振動子３１４間のピッチＬ１（図１２参照）に比較して、隣接する超音波振動子３１４モジュール間のピッチＬ２が長くなってしまう。すなわち、モジュールの端に配置された素子と、当該素子に隣接する他のモジュールの端の素子とが、その間に介在するフレキシブル配線板３２０、３２２の厚さや配置間隔の分だけ離れてしまう。
【００１４】
しかし、超音波振動子３１４間のピッチが大きくなればなるほどサイドローブによるアーチファクトの影響が大きくなり、超音波画像の信頼性に問題が生じるおそれがある。さらに、超音波振動子３１４間にフレキシブル配線板３２０、３２２が複数介在すると、モジュール相互の位置精度が悪化するおそれがある。結果としてパルスの遅延制御に影響して超音波ビームの収束・偏向の精度が悪化してしまう場合がある。また、超音波トランスデューサの製造工程において、超音波振動子モジュールを形成する工程が増え、煩雑であるとともに、コストアップを招来してしまう。またフレキシブル配線板３２０、３２２の増加によって、超音波プローブの大型化にもつながるおそれがある。
【００１５】
そこで、この図９〜図１１や、図１２に示すような超音波トランスデューサ３００に対し、バッキング材内に電極リードを埋設し、当該バッキング材内の超音波放射方向側と反対側の面に電極リードを露出させる構成の超音波トランスデューサが提案されている（例えば特許文献２）。このような超音波トランスデューサにおける超音波振動子の電極と超音波診断装置との接続構成を図１３を参照して説明する。図１３は、従来の超音波トランスデューサの構成を示す概略断面図である。
【００１６】
図１３に示す超音波トランスデューサ３００は、バッキング材３１８の内部において、超音波振動子３１４の信号電極３１６と接続された例えば針状の電極リード３２５が埋設されている。この電極リード３２５は、バッキング材３１８における超音波振動子３１４との境界面から、バッキング材３１８内を通過して反対側の端面まで到達し、当該端面に露出される。またバッキング材３１８の当該端面に隣接して電子回路３３６が配置される。さらにこの電子回路３３６とバッキング材３１８の端面に露出した電極リード３２５の端部とを導電接着し、電子回路３３６と電極リード３２５とを接続することにより、信号電極３１６と電子回路３３６とを導通させることが可能となる。
【００１７】
図１３に示す超音波トランスデューサ３００では、２次元配列された多数の超音波振動子３１４からの信号を電子回路３３６によって束ね処理を行ってから、超音波診断装置本体側へ伝送する。したがって、図１３における超音波トランスデューサ３００は、図１２の超音波トランスデューサのように超音波振動子３１４のモジュールを形成することなく、フレキシブル配線板３２０上に形成する配線パターンのピッチが極端に密になってしまう事態を防止している。
【００１８】
しかし、図１３に示す超音波トランスデューサ３００においては電極リード３２５をバッキング材３１８内に埋設させることによって以下の問題が生じうる。すなわち、バッキング材３１８は、超音波振動子３１４の音響制動のために設けられるものであり、バッキング材３１８本来の音響特性に影響しないように電極リード３２５を埋設させる作業は困難である。また実現したとしてもその製造工程は煩雑である。
【００１９】
また、各電極リード３２５間のクロストークを回避しなければならないが、電極リード３２５それぞれは、超音波振動子３１４の配列ピッチとほぼ等間隔に形成されるものであるため、クロストーク回避のために電極リード３２５相互の間隔を確保することは困難である。さらに、バッキング材３１８は、超音波振動子３１４の音響制動のためにある程度の長さを有するように構成されるものであるが、バッキング材３１８に埋設される電極リード３２５の長さが長くなると、クロストークが生じてしまうおそれがある。また、電極リード３２５の両端を、バッキング材３１８における各端面から露出させるように処理する工程は非常に煩雑である。
【００２０】
そこで、この図９〜図１３に示すような超音波トランスデューサ３００に対し、超音波振動子の各電極と、送受信回路とを接続する配線手段として、多層ＦＰＣを用い、スルーホール間の配線数を増す構成の超音波トランスデューサが提案されている。すなわち、この超音波トランスデューサにおける多層ＦＰＣは、導電層を複数有しており、各導電層において超音波振動子の信号電極と送受信回路との接続を行っている。またこの多層ＦＰＣの各層間は、スルーホールまたはビアホールによって接続される。このような構成のＦＰＣによれば、各層における超音波振動子と送受信回路との配線パターンのピッチが狭くなりすぎず、配線に関する困難性が解消される。
【００２１】
しかし、上述のような超音波トランスデューサにおいては、多層ＦＰＣを用いることによって以下の問題が生じうる。すなわち第１に、多層ＦＰＣを用いることによりＦＰＣの厚さが増すことになる。ＦＰＣの配線パターンは超音波振動子の電極に接続されるものであるため、超音波振動子とバッキング材との間に配置されるか、超音波振動子と音響整合層との間に配置されるか、または音響整合層と音響レンズとの間に配置されるものである。したがって、ＦＰＣの厚さが増すことにより、ＦＰＣと、超音波振動子、バッキング材や音響整合層等との間で音響インピーダンスのギャップの影響が大きくなり、超音波の送受信に支障をきたすおそれがある。また第２に、多層ＦＰＣにおいては、可撓性が低く曲げにくくなるおそれがある。この場合、超音波トランスデューサ自体の製造が煩雑となってしまい、製造コストの増加を招くおそれがある。さらに、ＦＰＣの曲げにくさにより超音波プローブのヘッドサイズの増大を招くおそれがある。
【００２２】
上述した図９、図１２、図１３に示すような超音波トランスデューサの他、従来、超音波振動子３１４の背面に直接、電子回路３２７を配置、接続する構成の超音波トランスデューサが提案されている（例えば、図１４、特許文献３参照）。図１４に示すように、この超音波トランスデューサ３００は、超音波振動子３１４における信号電極３１６の背面側に電子回路３２７を隣接して配置するとともに、当該電子回路３２７とバッキング材３１８との間にフレキシブル配線板３２０が配置される構造となっている。この超音波トランスデューサ３００では、各超音波振動子３１４ごとの信号電極３１６と電子回路３２７が接続されており、電子回路３２７は多数の信号を束ねる処理を行う。当該処理された信号は、電子回路３２７のさらに背面に配置されたフレキシブル配線板３２０を介して伝送される。したがって図１４に示すような超音波トランスデューサ３００では、バッキング材３１８内に電極リードを埋設する必要もなく、かつ超音波振動子３１４直下で信号路数を減ずる処理を行うので、電気信号の伝送についての配線に関する困難性が解消される。
【００２３】
図１４に示すような従来の超音波トランスデューサ３００においては、電子回路３２７が、その前面側に接続された信号電極３１６から入力を受け、背面側に接続されたフレキシブル配線板３２０の配線パターンに出力する。このため、電子回路３２７には前面側および背面側の両面において接続をとる電極が必要となる。超音波トランスデューサ３００においてこのような電子回路３２７を実現するための半導体プロセスとして、例えばシリコン貫通電極（ＴＳＶ／Ｔｈｒｏｕｇｈ  Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｖｉａ）がある。
【００２４】
ここで、図１４に示すような超音波トランスデューサ３００においては、超音波振動子３１４とバッキング材３１８の間に電子回路３２７配置される。この電子回路３２７は半導体物質（シリコン等）によって構成されているものである。この半導体物質は、音響インピーダンス等、音響特性の点で超音波振動子３１４、バッキング材３１８と適合しないおそれがある。例えば、シリコンの音響インピーダンス（ａｃｏｕｓｔｉｃ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｉｍｐｅｄａｎｃｅ）Ｚは、１９．５ＭＲａｙｌ程度である。これに対し、一般的なＰＺＴ系圧電材料による超音波振動子３１４の音響インピーダンスは３５ＭＲａｙｌ程度であり、大きな差がある。このような場合、界面での反射率が大きく、反射による影響を及ぼしてしまう。結果、超音波トランスデューサによる超音波の送受信に支障をきたすおそれがある。
【００２５】
したがって、図１４のような超音波トランスデューサ３００においては、電子回路３２７における前面側から背面側へ向かう方向における長さを極力短く、つまり厚さを薄くすることにより、超音波の送受信に対する電子回路３２７の音響特性の影響を可能な限り低減させ、生成される超音波画像に支障をきたす事態を回避しなければならない。
【００２６】
しかし、電子回路３２７による音響的な影響を少なくするとともに、信号電極３１６とフレキシブル配線板３２０の配線パターンとの接続をするシリコン貫通電極を実現することは、当該電子回路３２７の厚さの点で困難である。すなわち、電子回路３２７による音響的な影響を低減させるために肉薄に形成すると、シリコン貫通電極を用いることが困難となり、電子回路３２７の両面の接続を取ることが困難となる。他方、電子回路３２７においてシリコン貫通電極を用いることを前提とすると、厚さが増加するので電子回路３２７による音響的な影響により、超音波の送受信に支障をきたすおそれがある。
【００２７】
またシリコン貫通電極を用いず、電子回路３２７からワイヤボンディング等によって、フレキシブル配線板３２０との接続を行うことも可能であるが、このような構成では電子回路３２７およびフレキシブル配線板３２０の双方にボンディングパッドが必要となり、さらに電子回路３２７からのボンディングワイヤが形成されるので、超音波トランスデューサ３００のサイズが増大する。結果として超音波プローブのサイズ増大を招来する。
【００２８】
また、超音波振動子における一定のチャンネル数のみを送受信回路と接続することにより超音波振動子の電極と送受信回路とを接続する配線リードの数を制限する技術（スパースアレイ、スパース法）も提案されている（例えば、特許文献４）。この超音波トランスデューサによると、２次元的に配列された多数の超音波振動子の中に、あらかじめ定められた有効振動子とその他の無効振動子とがあり、無効振動子を除外して超音波の送受波を行わせる。例えば、２次元的に配列された超音波振動子に対し、背面電極を分散して形成する。配列された全ての超音波振動子のうち、この背面電極が形成された超音波振動子が有効振動子となり、その他の部分は無効振動子とされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２９】
【特許文献１】特開２００５−３４２３３７号公報
【特許文献２】特開２００２−２７５９３号公報
【特許文献３】特表２００７−５１５２６８号公報
【特許文献４】特表２００４−７３０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３０】
超音波振動子の２次元配列における有効振動子パターンは、所定の分散条件（一定密度、一定線密度）に従って決定されるが、場合によっては偏りのない反射波を得にくいことがある。したがって、試行錯誤によって異なる有効振動子パターンで検証を実行し、最終的に最も良好な有効振動子パターンが定められる。
【００３１】
しかしながら、スパースアレイによる超音波トランスデューサでは全超音波振動子配列の面積に対して、超音波送受信を行いうる有効振動子の面積が少ないために、音場や感度に悪影響を与え、分解能が低下するといった課題を有している。
【００３２】
この発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、超音波トランスデューサにおける超音波振動子の数が増加しても、超音波診断装置本体と超音波振動子との接続が困難となる事態を回避するとともに、超音波トランスデューサの超音波の送受信を確実に行うことが可能な超音波トランスデューサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３３】
上記の問題を解決するための請求項１に記載の発明は、超音波の放射方向側の前面および該前面の反対側の面である背面において、それぞれ前面電極および背面電極が設けられ、圧電性を有する複数の超音波振動子と、前記複数の超音波振動子の前記前面側に配置され、かつ該複数の超音波振動子のうちの一部である第１振動子群の前記前面電極それぞれを共通に接続する信号引出し線を有するとともに、該第１振動子群の他の第２振動子群の前記前面電極それぞれに対応する位置に個別に電極パッドが形成された前面側基板と、前記複数の超音波振動子の前記背面側に配置され、かつ前記第２振動子群の前記背面電極それぞれを共通に接続する信号引出し線を有するとともに、前記第１振動子群の前記背面電極それぞれに対応する位置に個別に電極パッドが形成された背面側基板と、を備えたこと、を特徴とする超音波トランスデューサである。
また、上記の問題を解決するための請求項１２に記載の発明は、超音波の放射方向側の前面および該前面の反対側の面である背面において、それぞれ前面電極および背面電極が設けられた複数の超音波振動子を有する超音波トランスデューサが内部に設けられた超音波プローブであって、前記複数の超音波振動子の前記前面側に配置され、かつ該複数の超音波振動子のうちの一部である第１振動子群の前記前面電極それぞれを共通に接続する信号引出し線を有するとともに、該第１振動子群の他の第２振動子群の前記前面電極それぞれに対応する位置に個別に電極パッドが形成された前面側基板と、前記複数の超音波振動子の前記背面側に配置され、かつ前記第２振動子群の前記背面電極それぞれを共通に接続する信号引出し線を有するとともに、前記第１振動子群の前記背面電極それぞれに対応する位置に個別に電極パッドが形成された背面側基板と、を有する超音波トランスデューサを備えたこと、を特徴とする超音波プローブである。
【発明の効果】
【００３４】
請求項１および１２に記載の発明によれば、超音波プローブの超音波トランスデューサにおいて、複数の超音波振動子のうちの一部である第１振動子群と、当該第１振動子群の他の第２振動子群とで、共通接続される電極が前面側と背面側とに分かれている。したがって、前面側基板においては、第１振動子群における電極それぞれが共通接続されているので、第２振動子群おける各超音波振動子の電極をそれぞれ別個独立に接続したとしても、配線スペースが確保されているため、配線が困難となる事態を回避することが可能である。同様に、背面側基板においても、第１振動子群における各超音波振動子の電極をそれぞれ別個独立に接続したとしても、配線が困難となる事態を回避することが可能である。結果として、超音波トランスデューサにおける超音波振動子の数が増加しても、超音波診断装置本体と超音波振動子との接続が容易となるとともに、超音波トランスデューサの超音波の送受信を確実に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】この発明の実施形態にかかる超音波トランスデューサを側方から見た状態を示す概略斜視図である。
【図２】図１における超音波トランスデューサの概略断面図である。
【図３】この発明の実施形態にかかる超音波トランスデューサにおいて、第１振動子群および第２振動子群における前面電極と前面側基板との接続構造および背面電極と背面側基板との接続構造とを示す、図２の概略部分拡大図である。
【図４】（Ａ）は、この発明の第１実施形態にかかる超音波トランスデューサの背面側基板における超音波振動子側の面の配線パターンを概念的に示す概略図である。（Ｂ）は、この発明の第１実施形態にかかる超音波トランスデューサの背面側基板におけるバッキング材側の面の配線パターンを概念的に示す概略図である。
【図５】（Ａ）は、この発明の第１実施形態にかかる超音波トランスデューサの前面側基板における超音波振動子側の面の配線パターンを概念的に示す概略図である。（Ｂ）は、この発明の第１実施形態にかかる超音波トランスデューサの前面側基板における被検体側の面の配線パターンを概念的に示す概略図である。
【図６】この発明の実施形態にかかる超音波プローブと超音波診断装置の構成を示す概略ブロック図である。
【図７】この発明の第２実施形態にかかる超音波トランスデューサのサブアレイの分布を概念的に示す概略図である。
【図８】（Ａ）〜（Ｄ）は、この発明の第２実施形態にかかる超音波トランスデューサの前面側基板および背面側基板における図７のＸ１方向に引き出された配線パターンを概念的に示す概略図である。
【図９】超音波プローブに設けられた従来の超音波トランスデューサおよび、当該超音波トランスデューサと電子回路とを接続する配線基板を示す概略斜視図である。
【図１０】超音波プローブに設けられた従来の超音波トランスデューサおよび、当該超音波トランスデューサと電子回路とを接続する配線基板を示す概略斜視図である。
【図１１】超音波プローブに設けられた従来の超音波トランスデューサにおけるバッキング材と、配線基板および配線パターンとを示す概略斜視図である。
【図１２】超音波プローブに設けられた従来の超音波トランスデューサ、電子回路およびこれらを接続する配線基板を示す概略断面図である。
【図１３】超音波プローブに設けられた従来の超音波トランスデューサ、電子回路、これらを接続する配線リードおよび配線基板を示す概略断面図である。
【図１４】超音波プローブに設けられた従来の超音波トランスデューサ、電子回路およびこれらを接続する配線基板を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
[第１実施形態]
以下、この発明の第１実施形態にかかる超音波トランスデューサ、超音波プローブおよび超音波診断装置につき、図１〜８を参照して説明する。
【００３７】
（超音波トランスデューサの概略構成）
図１は、この発明の第１実施形態にかかる超音波トランスデューサ１００を側方から見た状態を示す概略斜視図である。また、図２は、図１における超音波トランスデューサ１００の概略断面図である。以下、本実施形態にかかる超音波トランスデューサ１００の構成について説明する。なお、各図に示される超音波トランスデューサ１００において超音波振動子１１４の配列数が異なるが、当該各図における当該配列数は概念上示されるものであり、実際と異なるものである。また、図１においては前面側基板１２３の図示を省略している。
【００３８】
図１に示すように、この実施形態にかかる超音波トランスデューサ１００は、超音波振動子１１４に隣接して第１音響整合層１１０が設けられる。さらに第１音響整合層１１０における超音波振動子１１４側と反対側の面に隣接して第２音響整合層１１１が設けられる。また、超音波振動子１１４における第１音響整合層１１０側と反対側にはバッキング材１１８（負荷材相）が設けられ、かつこのバッキング材１１８と超音波振動子１１４との間には、背面側基板１２０が設けられている。
【００３９】
また図１に示すように、超音波振動子１１４において、第１音響整合層１１０と隣接する前面には前面電極１１２が設けられる。さらに当該前面に対して反対側となる背面において背面電極１１６が設けられる。本実施形態においては、超音波トランスデューサ１００において配列された全ての超音波振動子１１４のうち、一部の超音波振動子１１４においては、前面電極１１２が前面側基板１２３の超音波振動子１１４側の面において共通接続されてグランド電極となる。またこの一部の超音波振動子１１４以外の他の超音波振動子１１４においては、背面電極１１６が背面側基板１２０の超音波振動子１１４側の面において共通接続されてグランド電極となる。この前面電極１１２が共通接続された超音波振動子１１４群を第１振動子群１５０とし、背面電極１１６が共通接続された超音波振動子１１４群を第２振動子群１６０とする。なお、超音波振動子１１４における各電極は、前面側基板１２３、背面側基板１２０における各配線パターン（図３の符号１２０ａ、１２３ｂ等を参照）によって、超音波診断装置本体２００と接続されている。
【００４０】
なお、この超音波トランスデューサ１００における超音波振動子１１４としては、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛／Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3 ）、ＰＺＮＴ（Ｐｂ（Ｚｎ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３）単結晶、ＰＭＮＴ（Ｐｂ（Ｍｇ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３）単結晶等を用いた圧電素子等を用いることが可能である。
【００４１】
また、この超音波トランスデューサ１００における前面側基板１２３および背面側基板１２０としては、可撓性を有する樹脂フィルムをベースとし、両面（前面および背面）に独立配線パターン１２０ａ、共通配線パターン１２０ｂ、独立配線パターン１２３ａ、共通配線パターン１２３ｂが形成されたフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ／Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔｓ）を用いることが可能である。また、この実施形態における背面側基板１２０は、本発明にかかる「基板」の一例に該当する。また、この実施形態における独立配線パターン１２０ａ、１２３ａ、共通配線パターン１２０ｂ、１２３ｂは、本発明にかかる「信号引き出し線」の一例に該当する。以下、本実施形態の超音波トランスデューサ１００における各部の構成についてそれぞれ説明する。
【００４２】
（超音波振動子と配線基板の接続）
次に、本実施形態にかかる超音波トランスデューサ１００における超音波振動子１１４の前面電極１１２と前面側基板１２３の接続構造および、超音波振動子１１４の背面電極１１６と背面側基板１２０との接続構造について、図１〜図３を参照して説明する。図３は、この発明の実施形態にかかる超音波トランスデューサ１００において、第１振動子群１５０および第２振動子群１６０における超音波振動子１１４の前面電極１１２と前面側基板１２３との接続構造、および背面電極１１６と背面側基板１２０との接続構造とを示す、図２の概略部分拡大図である。
【００４３】
図１および図２に示すように超音波トランスデューサ１００における超音波振動子１１４の背面に隣接して背面側基板１２０が設けられる。これに対し、超音波振動子１１４の前面側には、第２音響整合層１１１の前面に隣接して前面側基板１２３が設けられる。したがって、前面側基板１２３の各配線パターンは、第１音響整合層１１０および第２音響整合層１１１を通して前面電極１１２と接続される。つまり、前面側基板１２３の各配線パターン１２３ａ、１２３ｂと前面電極１１２とを導通させなければならない。このため、第１音響整合層１１０および第２音響整合層１１１は、導電性を有する材料または、当該配線パターンと前面電極１１２とを接続するリード等を有する構成となる。音響整合層（１１０，１１１）に用いる導電性を有する材料としては、例えばカーボンを含んだ材料を用いることが可能である。
【００４４】
なお前面側基板１２３は、必ずしも上記位置に配置される必要はなく、第１音響整合層１１０と超音波振動子１１４との間に配置することも可能である。ただし本実施形態のように第２音響整合層１１１のさらに前面側に前面側基板１２３を配置することにより、超音波振動子１１４と音響整合層（１１０，１１１）との間に余分な構造体が介在しないので、前面側基板１２３の存在による音響的な影響を低減させる事が可能である。また、本実施形態における超音波トランスデューサ１００では、音響整合層（１１０，１１１）を２層有しているものであるが、これに限らず１層の音響整合層とすることも可能である。ただし、前面側基板１２３をポリイミド等によって構成する場合は、本実施形態のような２層の音響整合層（１１０，１１１）を用いることが音響整合の点で好適である。
【００４５】
またこれらの前面側基板１２３には、図３に示すような独立配線パターン１２３ａ、共通配線パターン１２３ｂが、また背面側基板１２０には、独立配線パターン１２０ａ、共通配線パターン１２０ｂが、以下のように形成される。
【００４６】
すなわち図３に示すように、独立配線パターン１２３ａは、前面側基板１２３における超音波放射方向側（被検体側）の面（前面）に形成され、また共通配線パターン１２３ｂは、前面側基板１２３の超音波振動子１１４側の面（背面）に形成される。また独立配線パターン１２０ａは、背面側基板１２０のバッキング材１１８側の面（背面）に形成され、共通配線パターン１２０ｂは、背面側基板１２０の超音波振動子１１４側の面（前面）に形成される。
【００４７】
また図３に示すように、前面側基板１２３における背面には、第２振動子群１６０における各超音波振動子１１４の前面電極１１２と導通された接続パッド１２４が設けられている。この接続パッド１２４は、前面側基板１２３において、当該前面側基板１２３を挟んで独立配線パターン１２３ａの反対側であって、第２振動子群１６０の超音波振動子１１４それぞれの配列に対応して、前面側基板１２３の背面に配列されて形成される。同様に、接続パッド１２５は、背面側基板１２０において、当該背面側基板１２０を挟んで独立配線パターン１２０ａの反対側であって、かつ第１振動子群１５０の超音波振動子１１４それぞれの配列に対応して、背面側基板１２０の前面に配列されて形成される。したがって、前面側基板１２３が第２音響整合層１１１の音響レンズ（不図示）側の面に取り付けられたときに、前面電極１１２と前面側基板１２３の接続パッド１２４とが音響整合層（１１０，１１１）を介して接続され、さらに背面側基板１２０が超音波振動子１１４の背面に取り付けられたときに、背面電極１１６と背面側基板１２０の接続パッド１２５とが接続される。なお、本実施形態にかかる接続パッド１２４，１２５は、本発明にかかる「電極パッド」の一例に該当する。
【００４８】
また図３に示すように、前面側基板１２３、背面側基板１２０の前面、背面間の導通、すなわち接続パッド１２４と独立配線パターン１２３ａの導通、および接続パッド１２５と独立配線パターン１２０ａの間の導通は、貫通電極（電極孔）１２１によってなされる。この貫通電極１２１を、スルーホールまたは、ビアホール等として構成することが可能である。また貫通電極１２１の接続パッド１２４、１２５と反対側の端部においては独立配線パターン１２３ａ、１２０ａと貫通電極１２１それぞれとを接続するパッド（不図示）が形成されている。なお、本実施形態にかかる貫通電極１２１は、本発明にかかる「導電孔」の一例に該当する。
【００４９】
また図３に示すように独立配線パターン１２３ａ、１２０ａの端部は、貫通電極１２１におけるパッド（不図示）と接続されている。また共通配線パターン１２３ｂは、前面側基板１２３における、第１振動子群１５０である超音波振動子１１４側の部分に形成され、前面電極１１２を共通接続する。同様に共通配線パターン１２０ｂは、背面側基板１２０における、第２振動子群１６０である超音波振動子１１４側の部分に形成され、背面電極１１６を共通接続する。第１振動子群１５０および第２振動子群１６０の位置については、次に述べる。
【００５０】
（超音波振動子の配列および配線パターン）
次に、第１実施形態にかかる超音波トランスデューサ１００における前面側基板１２３および背面側基板１２０の各配線パターン（１２０ａ、１２０ｂ、１２３ａ、１２３ｂ）について、図１〜図５を参照して説明する。図４（Ａ）は、この発明の第１実施形態にかかる超音波トランスデューサ１００の背面側基板１２０における超音波振動子１１４側の面（背面）の共通配線パターン１２０ｂを概念的に示す概略図である。図４（Ｂ）は、この発明の第１実施形態にかかる超音波トランスデューサ１００の背面側基板１２０における、バッキング材１１８側の面（前面）の独立配線パターン１２０ａを概念的に示す概略図である。図５（Ａ）は、この発明の第１実施形態にかかる超音波トランスデューサ１００の前面側基板１２３における超音波振動子１１４側の面（背面）の共通配線パターン１２３ｂを概念的に示す概略図である。図５（Ｂ）は、この発明の第１実施形態にかかる超音波トランスデューサ１００の前面側基板１２３における被検体側の面（前面）の独立配線パターン１２３ａを概念的に示す概略図である。
【００５１】
なお、図４・図５においては説明の便宜上、基板上の各配線パターンだけでなく超音波振動子１１４の配列状態を一部、示している。また、図４・図５に示す超音波振動子１１４および第１振動子群１５０、第２振動子群１６０の配列は、一例であり、配列数、配列の形状等をその他の構成とすることも可能である。
【００５２】
本実施形態における超音波トランスデューサ１００では、配列された全ての超音波振動子１１４のうち、第１振動子群１５０における超音波振動子１１４の前面電極１１２は、それぞれ前面側基板１２３の背面において、共通配線パターン１２３ｂにより共通接続されてグランド電極となる。また第２振動子群１６０における超音波振動子１１４の背面電極１１６は、それぞれ背面側基板１２０の前面において共通配線パターン１２０ｂによって共通接続されてグランド電極となる。さらに、これら前面側基板１２３と背面側基板１２０における共通配線パターン１２３ｂおよび共通配線パターン１２０ｂ（グランド線）は、２次元配列された超音波振動子１１４の２次元配列の端縁側（外側）に引き出される。
【００５３】
例えば超音波振動子１１４の２次元配列において、超音波振動子１１４が行方向にＭ個、列方向にＮ個配列された複数のブロックに分割されたサブアレイ１２６が形成されているものとする。また図４（Ａ）および図５（Ａ）に示すように、このサブアレイ１２６は、個々の超音波振動子１１４の電極と共通配線パターン１２０ｂまたは共通配線パターン１２３ｂとの接続によって、超音波振動子１１４の２次元配列における行方向において、交互に第１振動子群１５０、第２振動子群１６０として区分される。この行方向とは、各基板において、超音波振動子アレイからその外側へ各配線パターンが引き出される方向（図４および図５（Ａ）の矢印方向））と略直交する方向である。
【００５４】
すなわち図４（Ａ）に示すように、背面側基板１２０の前面の共通配線パターン１２０ｂは、行方向においてサブアレイ１２６一つおきに、そのサブアレイ１２６に属する超音波振動子１１４の背面電極１１６を共通接続するように形成される。このようにして背面側基板１２０の共通配線パターン１２０ｂが、当該共通配線パターン１２０ｂと接続されたサブアレイ１２６を、第２振動子群１６０として定める。
【００５５】
また図５（Ａ）に示すように、前面側基板１２３の背面の共通配線パターン１２３ｂは、当該背面において背面側基板１２０の共通配線パターン１２０ｂに接続されていないサブアレイ１２６に属する超音波振動子１１４の前面電極１１２を共通接続するように形成される。したがって、共通配線パターン１２３ｂも行方向においてサブアレイ１つおきに形成されるものである。このようにして前面側基板１２３の共通配線パターン１２３ｂが、当該共通配線パターン１２３ｂと接続されたサブアレイ１２６を、第１振動子群１５０として定める。また共通配線パターン１２０ｂに接続されていない第１振動子群１５０における超音波振動子１１４の背面電極１１６は、グランド線である独立配線パターン１２０ａが形成された背面側基板１２０の背面に引き出される。同様に共通配線パターン１２３ｂに接続されない第２振動子群１６０の前面電極１１２は、独立配線パターン１２３ａが形成された前面側基板１２３の前面に引き出される。以下、各基板（１２０、１２３）における各面ごとの構成の具体的な内容を説明する。
【００５６】
《背面側基板の前面》
例えば背面側基板１２０の前面では図４（Ａ）に示すように、行方向においてサブアレイ１２６一つおきに共通配線パターン１２０ｂが形成されるとともに、この共通配線パターン１２０ｂは、列方向（配線引き出し方向）に２列並んだサブアレイ１２６が一連となって、超音波振動子１１４の端縁（本発明にかかる「一辺」、「対辺」の一例に該当する）に向かって引き出されるように形成される。この共通配線パターン１２０ｂに接続されたサブアレイ１２６は第２振動子群１６０となる。したがって、共通配線パターン１２０ｂによって、１列目、２列目のサブアレイ１２６は、第１振動子群１５０、第２振動子群１６０の順となる。
【００５７】
また１列目、２列目のサブアレイ１２６に接続される共通配線パターン１２０ｂに対し、３列目・４列目のサブアレイ１２６に接続される共通配線パターン１２０ｂは、図４（Ａ）に示すように、サブアレイ１２６の１ブロックずれた位置に形成される。つまり、１列目、２列目のサブアレイ１２６と、３列目・４列目のサブアレイ１２６とは、振動子群（１５０、１６０）の配列順序が逆となり、第２振動子群１６０、第１振動子群１５０の順となるように共通配線パターン１２０ｂが形成される。
【００５８】
したがって、この例における背面側基板１２０の背面側の共通配線パターン１２０ｂは、図４（Ａ）に示すように、１列目と２列目の隣接するサブアレイ１２６、つまり列方向に隣接する第２振動子群１６０の各背面電極１１６を共通接続し、２次元配列の縁部側（図における上方）へ引き出す構成である。同様に、３列目と４列目の列方向に隣接するサブアレイ１２７つまり第２振動子群１６０の各背面電極１１６が共通接続され、２次元配列の反対側の端縁へ（図における下方）引き出される。つまり、この１・２列目の第２振動子群１６０の各背面電極１１６に接続された共通配線パターン１２０ｂの引き出し方向と、３・４列目の第２振動子群１６０の各背面電極１１６に接続された共通配線パターン１２０ｂの引き出し方向とは、それぞれ反対の方向である。また、これらの背面側基板１２０前面における共通配線パターン１２０ｂは、第２振動子群１６０と重なり合う領域にのみ形成される。
【００５９】
この縁部に引き出された共通配線パターン１２０ｂは、背面側基板１２０を介してさらに電子回路１８０（図６参照）側へ引き出される（図２参照）。また、背面側基板１２０の前面における、第１振動子群１５０と重なり合う領域には、上述のように当該第２振動子群１６０の超音波振動子１１４それぞれの配列に対応して、接続パッド１２４が設けられている（図３参照）。
【００６０】
《前面側基板の背面》
図５（Ａ）に示すように、前面側基板１２３における背面側では、第１振動子群１５０と重なり合う部分にのみ、共通配線パターン１２３ｂが設けられている。この共通配線パターン１２３ｂは、第１振動子群１５０における超音波振動子１１４の前面電極１１２を共通接続している。また、前面側基板の背面における第２振動子群１６０と重なり合う領域には、当該第２振動子群１６０の超音波振動子１１４それぞれの配列に対応して接続パッド１２５が設けられている。すなわち、図５（Ａ）に示すような前面側基板１２３の背面の共通配線パターン１２０ｂの形成される位置と、図４（Ａ）に示すような前面側基板１２３の前面における共通配線パターン１２３ｂの形成される位置とは、超音波振動子１１４を挟んで逆となる。上記説明した超音波トランスデューサ１００の例であれば、背面側基板１２０の前面における共通配線パターン１２０ｂは、当該前面と第２振動子群１６０とが対向する位置に形成されるものであったが、これに対し前面側基板１２３の背面の共通配線パターン１２３ｂは、当該背面と第１振動子群１５０とが対向する位置に形成されるものである。
【００６１】
また、図５（Ａ）では１列目と２列目の列方向に隣接するサブアレイ１２６つまり隣接する第１振動子群１５０の各前面電極１１２を共通接続し、２次元配列の端縁（図における上方）へ引き出す構成である。同様に、共通配線パターン１２３ｂは、３列目と４列目の隣接する第１振動子群１５０の各前面電極１１２を共通接続し、２次元配列の反対側の端縁へ（図における下方）引き出す。したがって図５（Ａ）に示す前面側基板１２３の背面においても、図４（Ａ）に示すような背面側基板１２０における前面と同様に、この１・２列目のサブアレイ１２６を共通接続した共通配線パターン１２３ｂの引き出し方向と、３・４列目の共通配線パターン１２３ｂの引き出し方向とは、それぞれ反対の方向となる。
【００６２】
また、前面側基板１２３において超音波振動子１１４の２次元配列の縁部に引き出された共通配線パターン１２３ｂも、共通配線パターン１２０ｂと同様に、前面側基板１２３を介してさらに電子回路１８０（図６参照）側へ引き出される。さらに図２に示すように、超音波トランスデューサ１００は、前面側基板１２３の背面の端部において背面側基板１２０の前面と接続された導電接続部１３０が設けられている。また図２に示すように、共通配線パターン１２３ｂが形成された前面側基板１２３背面と、共通配線パターン１２０ｂが形成された背面側基板１２０前面とは、対向するように配置されている（図２参照）。したがって、共通配線パターン１２３ｂは、導電接続部１３０を介して共通配線パターン１２０ｂとまとめて配線することが可能である。
【００６３】
《背面側基板の背面》
上述したように背面側基板１２０前面の接続パッド１２５と、背面の独立配線パターン１２０ａとは、貫通電極１２１によって導通されている（図３）。つまり第１振動子群１５０における超音波振動子１１４の背面電極１１６それぞれから個別に独立配線パターン１２０ａが引き出され、電子回路１８０へ導かれる。この背面側基板１２０の前面における独立配線パターン１２０ａそれぞれの配線スペースは、次のようになる。
【００６４】
まず超音波振動子１１４の２次元配列における端縁側のサブアレイ１２６から引き出される独立配線パターン１２０ａは、超音波振動子１１４の２次元配列の端縁に向かって略直線状に直接引き出される。すなわち、その配線スペースは、第１振動子群１５０と背面側基板１２０が重なり合う部分であり、背面側基板１２０の背面に露出した貫通電極１２１端部のパッド（不図示）の間を通されて形成される。図４（Ｂ）の例であれば、図中矢印方向が示すように、１列目・４列目（図の最上方及び最下方）の第１振動子群１５０の超音波振動子１１４に接続されている独立配線パターン１２０ａは、当該超音波振動子１１４との重複部分（貫通電極１２１のパッド間）を配線スペースとし、図上方または図下方の２次元配列の端縁へ引き出される。
【００６５】
この超音波振動子１１４の２次元配列における縁部側のサブアレイ１２６から引き出された独立配線パターン１２０ａに対し、当該配列における中央側のサブアレイ１２６から引き出される独立配線パターン１２０ａの配線スペースは、第２振動子群１６０と背面側基板１２０が重なり合う部分である。つまり、当該中央側のサブアレイ１２６における、背面側基板１２０の背面の貫通電極１２１端部のパッド（不図示）から引き出される独立配線パターン１２０ａは、一旦、貫通電極１２１が露出していない第２振動子群１６０と重なり合う部分側、つまり共通配線パターン１２０ｂが形成された領域の反対側へ引き出される。この独立配線パターン１２０ａは、さらに第２振動子群１６０と重なり合う部分を配線スペースとし、超音波振動子１１４の２次元配列の端縁側へ引き出される。図４（Ｂ）の例であれば、図中矢印方向が示すように、２・３列目（図の略中央）のサブアレイ１２６に接続されている独立配線パターン１２０ａは、列方向に一旦引き出されてから、第２振動子群１６０との重複部分を介して、間接的に図上方または下方の２次元配列縁部へ引き出される。
【００６６】
以上説明した本実施形態の超音波トランスデューサ１００によれば、超音波振動子１１４の２次元配列において、当該配列における略中央側に配列された超音波振動子１１４群から独立配線パターン１２０ａを個別に引き出すために、背面側基板１２０の背面における貫通電極１２１のパッドが露出していない空き領域を利用するように構成されている。したがって、超音波振動子１１４の２次元配列の縁部側のサブアレイ１２６における超音波振動子１１４の配線スペースと、中央側の超音波振動子１１４の配線スペースとがそれぞれ別の領域となっており、背面側基板１２０における背面の配線スペースに余裕を持たせることが可能となる。
【００６７】
例えば超音波振動子１１４の２次元配列が４８行×３２列であり、本実施形態のように、当該列方向の一方と、反対側の他方の２方向に向かって独立配線パターン１２０ａ等を引き出すことを前提に（図２・４参照）全配列を列方向に等しく２分割すると、４８行×１６列の超音波振動子１１４のサブアレイ１２６群が２つできる。つまりこの４８行×１６列の超音波振動子１１４のサブアレイ１２６群それぞれから独立配線パターン１２０ａを個別に引き出すことが少なくとも必要となる。
【００６８】
ここで、一例としてこの超音波振動子１１４の配列ピッチを、０．４ｍｍ×０．４ｍｍ程度とし、かつ貫通電極１２１のパッド径φを０．１ｍｍ程度とすると、当該パッド間のギャップは約０．３ｍｍとなる。また独立配線パターン１２０ａ、１２３ａが約４０μｍであるものとする。この場合、貫通電極１２１のパッド間のギャップ約０．３ｍｍには、７本のパターンを通すことができる。したがってこの例において、２次元配列端縁側の超音波振動子１１４ブロックの１ブロック（サブアレイ１２６）を、８行×８列の６４素子とすれば、まず２次元配列の最も端縁にある１列目（または８列目）の超音波振動子１１４それぞれから直接、独立配線パターン（約４８μｍ）を２次元配列の外側に引き出し、かつ基板における貫通電極１２１のパッド間に、残りの７列分の超音波振動子１１４のパターン通すことにより、６ブロック、つまり４８行×８列の独立配線パターン（１２０ａ、１２３ａ）の引き出しが可能である。
【００６９】
次に、２次元配列の中央側の超音波振動子１１４ブロックの１ブロック（サブアレイ１２６）も、８行×８列の６４素子とする。この超音波振動子１１４ブロックの８行目（または１行目）の超音波振動子１１４から一旦、貫通電極１２１のパッド（不図示）が無い空き領域に、独立配線パターン１２０ａ、１２３ａを引き出す。その後、当該独立配線パターン１２０ａ、１２３ａを引き出した方向と直交する方向、すなわち２次元配列の外側に引き出す。このようにして、２次元配列の中央側の６ブロック、つまり４８行×８列の独立配線パターンの引出が可能である。また、当該領域にはパッドが形成されていない分、２次元配列の縁部側の超音波振動子１１４ブロック配線の引き出しより、さらに容易である。
【００７０】
以上説明したように、本実施形態における超音波トランスデューサ１００においては、上記の例、すなわち４８列×３２行の超音波振動子１１４の配列を２方向に引き出す構成、かつ縁部側の４８行×８列の超音波振動子１１４と、中央部側の４８行×８列の超音波振動子１１４との配線スペースを分散させる構成によって、全１５３６素子からの配線の引き出しを可能としている。
【００７１】
《前面側基板の前面》
第２振動子群１６０における超音波振動子１１４の前面電極１１２それぞれは、前面側基板１２３背面の接続パッド１２４および貫通電極１２１を介して、個別に前面の独立配線パターン１２３ａに接続されている（図３）。図５（Ｂ）の例であれば、図中矢印方向が示すように、１列目・４列目（図の最上方及び最下方）のサブアレイ１２６に接続されている独立配線パターン１２３ａは、第２振動子群１６０との重複部分における貫通電極１２１のパッド間を配線スペースとし、図上方または図下方の２次元配列の端縁へ略直線的に引き出される。
【００７２】
この縁部側のサブアレイ１２６から引き出された独立配線パターン１２３ａに対し、中央側のサブアレイ１２６における、前面側基板１２３の前面の貫通電極１２１端部のパッドから引き出される独立配線パターン１２３ａは、一旦、貫通電極１２１が露出していない第１振動子群１５０と重なり合う部分側、つまり共通配線パターン１２３ｂが形成された領域の反対側へ引き出され、かつ当該部分を配線スペースとし、超音波振動子１１４の２次元配列の縁部側へ引き出される。図５（Ｂ）の例であれば、図中矢印方向が示すように、２・３列目（図の略中央）のサブアレイ１２６に接続されている独立配線パターン１２３ａは、第１振動子群１５０との重複部分を介して、間接的に図上方または下方の２次元配列端縁へ引き出される。
【００７３】
以上説明した本実施形態の超音波トランスデューサ１００の前面側基板１２３の構成によれば、背面側基板１２０と同様、超音波振動子１１４の２次元配列における略中央側に配列された超音波振動子１１４群から独立配線パターン１２３ａを個別に引き出すため、前面側基板１２３の前面における貫通電極１２１が露出していない空き領域を利用するように構成されている。したがって、超音波振動子１１４の２次元配列の端縁側のサブアレイ１２６における超音波振動子１１４の配線スペースと、中央側の超音波振動子１１４の配線スペースとがそれぞれ別の領域となっており、前面側基板１２３における前面の配線スペースに余裕を持たせることが可能となる。
【００７４】
（制御構成）
次に、本発明の実施形態にかかる超音波プローブを含む超音波診断装置の制御構成の概略について図６を参照して説明する。図６は、この発明の実施形態にかかる超音波診断装置の制御構成の概略を示す概略ブロック図である。
【００７５】
図６に示すように超音波プローブ１７０は、超音波トランスデューサ１００および電子回路１８０を有するとともに、超音波診断装置本体２００と接続されている。超音波診断装置本体２００は、主制御部２１０、送信部２２０、受信部２２１、Ｂモード信号処理部２３０、ドプラ信号処理部２３１、表示部２４０、操作部２５０を有している。以下、超音波診断装置本体２００における各部の処理について説明する。なお電子回路１８０は、例えば背面側基板１２０等に直接実装されるか、異方性導電フィルム（ＡＣＦ／Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｆｉｌｍ）等により接続された基板上に実装される。
【００７６】
送信部２２０は、電圧回路や所定のレート周波数のレートパルスを繰り返し発生するパルサ回路を有する。また送信部２２０は、このレートパルスを超音波プローブ１７０に送信する。このレートパルスは、超音波トランスデューサ１００の超音波振動子１１４によって放射される超音波を発生するためのものである。また超音波診断装置本体２００の送信部２２０から超音波プローブ１７０へのレートパルスの送信は、ケーブル、コネクタ等を介して行われる。
【００７７】
超音波プローブ１７０は、超音波診断装置本体２００から受けたレートパルスを受け、電子回路１８０が超音波トランスデューサ１００の超音波振動子１１４における各電極に当該レートパルスに基づく電圧を印加し、超音波振動子１１４がそれぞれ励起され、超音波ビームを放射する。ここで、本実施形態にかかる超音波トランスデューサ１００では、超音波振動子１１４が第１振動子群１５０であるか、第２振動子群１６０であるかによって、超音波振動子１１４における前面電極１１２、背面電極１１６と、前面側基板１２３、背面側基板１２０との接続構造が逆となるように構成されている。すなわち、超音波振動子１１４の２次元配列における位置によって、信号電極・グランド電極が超音波振動子１１４における第１音響整合層１１０側に位置するか、バッキング材１１８側に位置するか異なる。したがって、第１振動子群１５０における超音波振動子１１４と第２振動子群１６０における超音波振動子１１４とは、電圧が印加されて励起されるときの分極方向が互いに逆となる。
【００７８】
このような構成の超音波トランスデューサ１００では、第１振動子群１５０および第２振動子群１６０の超音波振動子１１４を同じ電圧波形で駆動した場合、生じる超音波が逆位相となってしまう。したがって、超音波トランスデューサ１００における超音波振動子１１４の素子配列、ピッチが均一であった場合、特に第１振動子群１５０と第２振動子群１６０の境界部分で隣接する超音波振動子１１４同士で、発生する超音波を打ち消しあってしまう。また、被検体からの反射波の受信の時においても、同じ音圧の反射波を受信すると、分極方向が逆であることにより、超音波振動子１１４が発生する電圧の波形が反転してしまう。このような問題が生じてしまうと、超音波の送受信による超音波画像の生成に支障をきたすおそれがある。
【００７９】
上述の問題を解消するために、本実施形態における超音波トランスデューサ１００は、次のような構成となっている。すなわち、超音波プローブ１７０における電子回路１８０は、超音波診断装置本体２００からレートパルスを受けると、第１振動子群１５０、第２振動子群１６０のいずれか一方に属する超音波振動子１１４に対し、逆位相の電圧を印加するように構成されている。つまり、本実施形態の第１振動子群１５０における超音波振動子１１４と第２振動子群１６０における超音波振動子１１４とが、逆位相の電気信号で駆動されるものである。
【００８０】
したがって、第１振動子群１５０の超音波振動子１１４と第２振動子群１６０の超音波振動子１１４との分極方向が逆であっても、いずれか一方に逆位相の電圧を印加しているので、第１振動子群１５０における超音波振動子１１４から発生する超音波と、第２振動子群１６０における超音波振動子１１４から発生する超音波の波形が反転してしまうおそれを回避することが可能となる。結果として、第１振動子群１５０と第２振動子群１６０との境界部分で隣接する超音波振動子１１４同士で、発生する超音波を打ち消しあう事態を回避することにより、超音波の送受信を確実に行って超音波画像の生成に支障をきたすおそれを防止することが可能となる。
【００８１】
また超音波振動子１１４が被検体からの反射波を受けて電圧を発生すると、さらに電子回路１８０は、分極方向が逆である第１振動子群１５０からの信号と、第２振動子群１６０におけるからの信号とのいずれか一方に対し、波形を反転させる処理を行う。電子回路１８０は、被検体からの反射波に基づく信号に当該処理を行った後、超音波プローブ１７０のコネクタ、ケーブル等を介し超音波診断装置本体２００に当該信号を送信する。
【００８２】
すなわち、本実施形態における超音波トランスデューサ１００では、反射波によって第１振動子群１５０における超音波振動子１１４と第２振動子群１６０における超音波振動子１１４とが励起されたとき、分極方向が互いに逆となる。したがって、第１振動子群１５０における超音波振動子１１４と第２振動子群１６０における超音波振動子１１４とで、発生する電圧波形が互いに逆位相となってしまうが、電子回路１８０がいずれか一方の波形を反転させる処理を行うので、超音波診断装置本体２００における信号処理や超音波画像の生成支障をきたすおそれを回避することが可能となる。
【００８３】
また超音波トランスデューサ１００における全ての超音波振動子１１４による２次元配列全体が、M×N個の複数ブロック（サブアレイ）に分割される構成である場合、電子回路１８０は、スイッチ回路として、超音波の送受信制御を行うように構成することが可能である。この場合、電子回路１８０は、被検体からの検出信号に加算処理を行うことにより、各超音波振動子１１４からの多数の信号路数を減縮するので、超音波プローブ１７０と超音波診断装置本体２００との接続が容易となる。
【００８４】
受信部２２１は、アンプ回路、Ａ／Ｄ変換器、加算器等を有している。受信部２２１は
超音波プローブ１７０における電子回路１８０が処理した、被検体からの反射波に基づく信号を受ける。さらに受信部２２１は、当該信号を増幅して、デジタル変換処理を行う。さらに受信部２２１は、デジタル化した検出信号を一端メモリに記憶させる。その後、受信部２２１はこの検出信号に、所定の深さからの超音波反射波を集束するための集束用遅延時間と、超音波反射波の受信指向性を順次変更して被検体を走査するための偏向用遅延時間が与えられる。さらにこのようなビームフォーミングされた出力に対し、整相加算（所定の方向から得られた受信信号を、位相を合わせた上で加算処理がなされる。
【００８５】
Ｂモード信号処理部２３０は、受信部２２１から上記加算処理済みの信号を受け、対数増幅、）包絡線検波処理などを施す。その後、Ｂモード信号処理部２３０は、当該処理済みの信号を主制御部２１０に送信する。
【００８６】
ドプラ信号処理部２３１は、受信部２２１から上記加算処理済みの信号を受け、速度情報を周波数解析し、ドプラ効果による血流や組織、造影剤エコー成分を抽出し、平均速度、分散、パワー等の血流情報を多点について求める。ドプラ信号処理部２３１は求めた血流情報のデータを主制御部２１０に送信する。
【００８７】
主制御部２１０は、図示しないスキャンコンバータ、シネメモリ、画像合成部などを有して構成される。また主制御部２１０は、Ｂモード信号処理部２３０からのデータを所定のビデオフォーマットに変換し、表示可能な超音波画像データを生成する。また、ドプラ信号処理部２３１からの血流情報のデータを基に平均速度画像、分散画像、パワー画像、またはこれらの組み合わせ画像を生成する。また、主制御部２１０は、これらの画像データをシネメモリに記憶させる。当該記憶された画像データ等を連続表示することにより超音波動画像を表示する制御を行うことも可能である。また主制御部２１０は、これらの画像データ等を、種々のパラメータの文字情報・目盛り等とともに合成し、表示部２４０に表示させる制御を行う。また主制御部２１０は、あらかじめ記憶された制御プログラムや、操作部２５０の操作等に基づき、超音波診断装置における各部の制御を実行する。
【００８８】
なお、本実施形態における超音波プローブ１７０では、送信部２２０からのレートパルスに基づき、電子回路１８０から第１振動子群１５０における超音波振動子１１４と第２振動子群１６０における超音波振動子１１４とのいずれか一方に対し、逆位相の電圧を印加するように構成されている。しかし、本発明にかかる超音波トランスデューサ１００および超音波プローブ１７０を有する超音波診断装置はこれに限定されず、例えば、電子回路１８０が超音波振動子１１４の分極方向を局所的に反転させるように構成されていてもよい。例えば超音波トランスデューサ１００の製造工程において、格子状の超音波振動子１１４分割加工を行い、前面側基板１２３および背面側基板１２０を、超音波振動子１１４群に接続した後、前面側基板１２３および背面側基板１２０の信号線露出部を介して直流の高電圧を印加することにより分極処理を行うことが可能である。
【００８９】
この構成によれば、第１振動子群１５０における超音波振動子１１４と第２振動子群１６０における超音波振動子１１４とが発生する超音波が同位相となり、かつ反射波を受けて発生する電圧も同位相となるので超音波画像の生成に支障を来たす事態を回避することが可能となる。また、これらのうちいずれかの処理を行う電子回路１８０自体を、超音波プローブ１７０側でなく超音波診断装置本体２００側に設けることも可能である。
【００９０】
また、超音波プローブ１７０に、超音波診断装置本体２００における送信部２２０、受信部２２１の少なくともいずれか一方を設ける構成を採ることも可能である。さらに、超音波診断装置本体２００における送信部２２０、受信部２２１が第１振動子群１５０、第２振動子群１６０のいずれか一方に属する超音波振動子１１４に対し、逆位相の電圧を印加するように構成してもよい。
【００９１】
（作用・効果）
以上説明した実施形態にかかる超音波トランスデューサ１００の作用及び効果について説明する。
【００９２】
上記説明したように実施形態の超音波トランスデューサ１００では、前面側基板１２３および背面側基板１２０のいずれか一方に、信号電極と接続される独立配線パターン１２０ａ、１２３ａを集中させないように、第１振動子群１５０と第２振動子群１６０とに分散させている。なおかつ、超音波トランスデューサ１００では、超音波振動子１１４の２次元配列において、当該配列における略中央側に配列された超音波振動子１１４群から独立配線パターン１２０ａ、１２３ａを個別に引き出すために、背面側基板１２０の背面における貫通電極１２１が露出していない空き領域を利用するように構成されている。
【００９３】
したがって、超音波振動子１１４の２次元配列の縁部側のサブアレイ１２６、１２６における、超音波振動子１１４の信号電極となる電極に接続された独立配線パターン１２０ａ、１２３ａ等の配線スペースと、中央側の配線スペースとがそれぞれ別の領域となっている。これによって背面側基板１２０における背面の配線スペースに余裕を持たせることが可能となる。結果として、超音波トランスデューサ１００において膨大な数の超音波振動子１１４が存在する場合であっても、配線が困難とならず２次元配列の超音波トランスデューサ１００を実現することが可能となる。
【００９４】
また超音波振動子１１４からの信号路数を減らすために、電子回路１８０を直接、超音波トランスデューサ１００に実装する必要がないので、超音波トランスデューサの仕様ごとに専用ＩＣ（ＡＳＩＣ）を開発する必要が無い。また１つの電子回路の規模（面積等）を抑え、複数のＩＣを用いて超音波トランスデューサ１００の全素子の処理を行うことが可能である。したがって、開発コストや製造コスト、製品コスト等が低減される。
【００９５】
また、以上説明した本実施形態の超音波トランスデューサ１００は、配線の引き出し構造として、超音波振動子１１４それぞれ、または超音波振動子１１４ブロックの間に、配線引き出し用の基板を複数挟む構成をとる必要がないので、サイドローブが生じる問題を回避することが可能となる。
【００９６】
また、仮に本実施形態の超音波トランスデューサ１００の２次元配列において、超音波振動子１１４の間引き（スパースアレイ）を行う場合であっても、電子回路１１９と接続されていない無効振動子の比率を大幅に少なくすることが可能である。また、超音波振動子１１４の配列数が膨大となった場合、図９において説明したような従来のモジュール分割が必要となる場合がある。しかし、この場合であっても分割すべきモジュール数を低減することが可能である。
【００９７】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態にかかる超音波トランスデューサ１００および超音波トランスデューサ１００が設けられた超音波プローブ１７０について図７および図８を参照して説明する。図７は、この発明の第２実施形態にかかる超音波トランスデューサ１００のサブアレイ１２６等の分布を概念的に示す概略図である。なお、第２実施形態については、第１実施形態と異なる部分のみ説明し、その他重複する部分については説明を割愛する。
【００９８】
（超音波振動子配列）
第２実施形態にかかる超音波トランスデューサ１００は、略矩形状配列かつ２次元配列の超音波振動子１１４のうち、図７に示すように超音波を発生する有効振動子、すなわち信号線とグランド線とに接続されている超音波振動子１１４が、当該配列の中央を中心として略円形に配列されている。また、図７のＸ１〜Ｘ４のように４方向に配線を引き出すように構成されている。また、２次元配列の超音波トランスデューサ１００における有効振動子以外の四隅の超音波振動子１１４およびサブアレイ１２７の間のわずかな超音波振動子１１４（図７における白抜きの超音波振動子１１４）については、その前面側および背面側の双方が共通接続されてグランド電極となる。
【００９９】
このような構成によればセクタスキャンの場合、矩形の２次元配列に比べてサイドローブを低減させることが可能となる。さらに電子回路１８０と接続する超音波振動子１１４の数を少なくし、配線を簡便にすることが可能となる。なお、この有効振動子の配列形状は、図７に示すような略円形に限らず、略楕円形や、四隅を直線状に切欠いた八角形であっても同様の効果を得ることが可能である。
【０１００】
（配線パターン）
次に図８（Ａ）〜（Ｄ）は、この発明の第２実施形態にかかる超音波トランスデューサ１００の前面側基板１２３および背面側基板１２０における図７のＸ１方向に引き出された独立配線パターン１２３ａ、１２０ａを概念的に示す概略図である。このうち図８（Ａ）は、前面側基板１２３の背面の配線領域を示しており、図８（Ｂ）は、前面側基板１２３の前面の配線領域を示しており、図８（Ｃ）は、背面側基板１２０の前面の配線領域を示しており、図８（Ｄ）は、前面側基板１２３の前面の配線領域を示している。
【０１０１】
図７に示すように、第２実施形態にかかる超音波トランスデューサ１００における超音波振動子１１４における有効振動子は、略円形状に配列されており、無効振動子を含めた全体の配列は矩形状である。このような配列の場合において、独立配線パターン１２０ａ、１２０ｂ、１２３ａ、１２３ｂを４方向に引き出すには、例えば図７のような構成を採ることが可能である。すなわち、２次元配列された超音波振動子１１４全体を、矩形の超音波振動子１１４の配列の端縁である１辺を底辺とし、当該２次元配列の中央を頂点とする略二等辺三角形を形成するように４分割し、分割された各ブロックごとに当該底辺（アレイの端縁）に向かい各配線パターンを引き出すように構成される。以下、図８（Ａ）〜（Ｄ）を参照して各基板の各面における各配線パターンについて説明する。
【０１０２】
《前面側基板の背面》
図８（Ａ）に示すように前面側基板１２３における背面側において、第２振動子群１６５と重なり合わない部分がグランド配線領域１９０となる。このグランド配線領域１９０における共通配線パターン１２３ｂ（例えばベタグランド）は、第１振動子群１５５における超音波振動子１１４の前面電極１１２を共通接続し、超音波振動子１１４の２次元配列の端縁の外側へ配線を引き出している。また、前面側基板１２３の背面における第２振動子群１６５と重なり合う領域には、当該第２振動子群１６５の超音波振動子１１４それぞれの配列に対応して接続パッド１２５が設けられている。
【０１０３】
また上述したように、第２実施形態にかかる超音波トランスデューサ１００では、全ての超音波振動子１１４を当該矩形の全配列の端縁を底辺とする略二等辺三角形で４分割するものである。この略二等辺三角形において、第１振動子群１５５、第２振動子群１６５を振り分けるためには、例えば図８（Ａ）に示すように、第１振動子群１５５の一部および第２振動子群１６５の一部の双方が共に、底辺（アレイの端縁）と隣接するように配列される構成を採ることが可能である。このように構成することで、前面側基板１２３の背面および背面側基板１２０の前面のいずれにおいても、配線が容易となる。つまり第１振動子群１５５の一部または第２振動子群１６５の一部のいずれかが底辺と隣接しない場合、前面側基板１２３の背面および背面側基板１２０の前面のいずれか一方でグランド配線の引き出しが困難となるおそれがあるためである。
【０１０４】
《前面側基板の前面》
図８（Ｂ）に示すように前面側基板１２３の背面の接続パッド１２４も、貫通電極１２１によって、前面の独立配線パターン１２３ａと接続され、各超音波振動子１１４の前面電極１１２から個別に配線が引き出されている。また図８（Ｂ）に示すように、２次元配列の端縁と隣接した第２振動子群１６５の超音波振動子１１４からは、独立配線パターン１２３ａがそのまま当該端縁方向に直接引き出される。また２次元配列の端縁と隣接していない第２振動子群１６５の超音波振動子１１４からは、独立配線パターン１２３ａを一旦、第２振動子群１６５と重なり合わない部分、例えば貫通電極１２１のパッドが無い第１振動子群１５５と重なり合う部分や無効振動子の部分等（図中の）に引き出されてから、アレイの端縁に向かって引き出される。
【０１０５】
《背面側基板の前面》
図８（Ｃ）に示すように、背面側基板１２０の前面におけるグランド配線領域１９０は、前面側基板の背面と逆の位置になる。これは第１実施形態と同様である。
【０１０６】
《背面側基板の背面》
図８（Ｄ）に示すように背面側基板１２０の背面における独立配線パターン１２０ａの配線スペースは、前面側基板の前面と逆の位置になる。これも第１実施形態と同様である。また図８（Ｄ）に示すように、背面側基板１２０の背面における独立配線パターン１２０ａは全て、一旦、第１振動子群１５５と重なり合わない部分、例えば貫通電極１２１のパッドが無い第２振動子群１６５と重なり合う部分や、無効振動子部分を介して端縁方向に引き出される。
【０１０７】
第２実施形態における超音波トランスデューサ１００においても、超音波振動子１１４の前面電極１１２を、グランド電極と信号電極とに分散させ、背面電極１１６もグランド電極と信号電極とに分散させることにより、信号電極となる電極に接続された独立配線パターン１２０ａ、１２３ａ等の配線スペースに余裕を持たせることが可能となる。結果として、超音波トランスデューサ１００において膨大な数の超音波振動子１１４が存在する場合であっても、配線が困難とならず２次元配列の超音波トランスデューサ１００を実現することが可能となる。
【符号の説明】
【０１０８】
１００  超音波トランスデューサ
１１０  第１音響整合層
１１１  第２音響整合層
１１２  前面電極
１１４  超音波振動子
１１６  背面電極
１１８  バッキング材
１２０  背面側基板
１２０ａ、１２３ａ  独立配線パターン
１２０ｂ、１２３ｂ  共通配線パターン
１２１  貫通電極
１２３  前面側基板
１２４、１２５  接続パッド
１２６、１２７  サブアレイ
１３０  導電接続部
１５０、１５５  第１振動子群
１６０、１６５  第２振動子群
１７０  超音波プローブ
１８０  電子回路
１９０  グランド配線領域
２００  超音波診断装置本体
２１０  主制御部
２２０  送信部
２２１  受信部
２３０  Ｂモード信号処理部
２３１  ドプラ信号処理部
２４０  表示部
２５０  操作部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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